果蔬多糖研究進展

孟曉峰，東莎莎，馬超，張明，楊立風，范祺，王崇隊，張博華，葛邦國

（中華全國供銷合作總社濟南果品研究院，山東濟南 250014）

健康人體需要充分合理的膳食營養供應，而果蔬是人們日常飲食中不可缺少的一部分。天然果蔬中含有豐富的生物活性成分，如膠原蛋白、礦物質、多糖類成分、纖維素和維生素等，對人體健康有利。多糖是一類重要的保健食品功能因子，目前研究多集中于藥用植物多糖和真菌多糖[1]，而對日常食用的果蔬多糖的研究相對較少。近年來實驗室進行了多種果蔬多糖的提取研究，包括南瓜多糖、苦瓜多糖、沙棘多糖、大棗多糖、無花果多糖、獼猴桃多糖、余甘多糖、番石榴多糖、木耳多糖、香菇多糖等。研究發現具有開發研究潛力的果蔬多糖還有羅漢果多糖、荔枝多糖、枇杷多糖、枸杞多糖等[2]。果蔬中富含的多糖類成分可以促進人體新陳代謝、促進排便、延緩衰老[3]、降血糖[4]、抗腫瘤，還可以預防心腦血管疾病、骨質疏松癥、老年癡呆、貧血癥及眼部疾病等，且這些營養成分純天然、無毒副作用、易被人體消化吸收。

多糖是植物重要的化學組成成分，如何將多糖從植物中提取出來、簡化提取工藝、提高多糖得率是植物多糖應用的關鍵[5-6]。本文分析了目前果蔬多糖提取、純化技術的發展現狀及應用前景，以期為果蔬多糖產業化發展、果蔬的精深加工和資源的開發利用提供參考。

1 果蔬多糖的成分與分類

多糖與核酸、蛋白質、脂類三大營養物質構成了維持人體生命活動的四大物質，對生命活動起至關重要的作用。多糖是由多個單糖分子縮合、失水而成，是一類分子結構復雜且龐大的糖類物質。按單糖種類分，多糖類成分分為雜多糖和同多糖[7]，提取純化方式不同，得到的多糖組成中單糖成分的含量也有所不同。按多糖來源的果蔬種類分，果蔬多糖可分為果菜類多糖（如苦瓜多糖）、核果類多糖（如紅棗多糖）、根莖類多糖（如大蒜多糖）、漿果類多糖（如藍莓多糖）、仁果類多糖（如軟棗獼猴桃多糖）、其他類多糖（如蓮子多糖）等。按照多糖具有的某種獨特的生理活性成分可以分為無活性多糖和活性多糖，無活性多糖不具有特定的生理活性成分，活性多糖具有特定的生理活性成分[8]，且主鏈葡聚糖清晰，側鏈分支適中，溶解性好，分子量適中[6]；單糖上的活性羥基被磷酸基團、硫酸基團、甲基化基團等功能團取代，取代度適中；高級結構具有特定的有序空間構象[9]。

2 果蔬多糖提取純化工藝

提取純化技術是果蔬多糖進一步應用與開發的基礎，該技術的成熟與否直接影響多糖提取的純度，進而影響其活性功能。因此，研究和開發更為有效的果蔬多糖提取純化技術對果蔬多糖的開發具有重要意義。

2.1 果蔬多糖粗提取

果蔬多糖粗提取工藝常用的有浸提法、酶解法、超聲波提取法和微波輔助法等[10]。

2.1.1 熱水提取法

熱水提取法多用于植物多糖的提取，利用熱力作用使細胞質壁分離，水滲入細胞溶解其中的物質，通過擴散作用擴散到外部。該方法操作簡單、成本低，但耗時長、溫度高，提取率受料液比、提取溫度、提取時間等因素影響。王濤等[1]采用該法優化了山藥多糖的提取工藝，得出最佳提取條件為提取時間3.5 h，溫度85 益，乙醇濃度85%，液料比為1:60（mL/g），該條件下多糖提取率達5.39%。

2.1.2 酶解法

酶解法是利用酶催化水解細胞壁和壁蛋白，破壞細胞壁，加快了生物活性物質釋放[1]。在溫和條件下酶使植物組織更好地溶出多糖組分，與化學試劑提取相比，酶解法提取條件溫和、無污染、操作簡單。但有些酶在水解淀粉的同時也對多糖有水解作用[1]。因而，在選擇酶的種類時要慎重。費玉婷等[1]探究了酶法提取紅棗多糖的最佳工藝，得出0.2%纖維素酶、提取溫度55 益、提取時間3 h、pH7.0 時，多糖提取率為5.66%。

2.1.3 超聲波輔助提取

超聲波輔助提取是利用超聲波振動的機械作用、空化作用、熱效應破壞細胞壁結構，從而快速釋放細胞內的多糖[15]。超聲波輔助提取法提取效率高、操作簡單、提取溫度低，但超聲波功率不宜過高，否則會對多糖分子結構及特性產生負面影響，長時間作用破壞物質活性[16]。王曉敏等[17]利用超聲波輔助法提取香菇多糖，研究得出，超聲功率800 W，超聲40 min，60 益水浴30 min，提取2 次后多糖提取率可達15.23%。

2.1.4 超濾膜分離技術

超濾作為一種新型的分離技術，多用于食用菌多糖的分離與純化，得率高且多糖極少被破壞，具有能耗低、分離效率高、工藝簡單等優勢。通過研究不同膜材料的超濾分離效果以及超濾工作曲線，確定合適的生產工藝，將有效降低食用菌加工企業的環境污染負荷及能源消耗、提高產品品質，是企業實現清潔生產的關鍵技術手段。

2.1.5 不同提取方法的比較

果蔬多糖的粗提取方法除了傳統的溶劑浸提法外，還有酶輔助法、超聲波輔助法、微波輔助法[1]、超臨界CO2萃取法等方法，這些提取方法有不同的工作原理和特點。果蔬種類繁多，不同果蔬提取多糖的最佳方法和工藝條件不同；同種果蔬，使用不同提取方法獲得的多糖提取率有所不同，對多糖的性質亦有影響[19]。如林勤保等[20]發現水提取、超聲波提取、微波提取3 種方法中，微波法是提取大棗多糖的最佳方法，其提取時間最短、提取率最高（1.14%）；趙晨溟等[21]研究了不同提取法對龍眼多糖的提取率、還原力、DPPH 自由基清除率、單糖組成的影響，結果發現酶法提取的龍眼多糖提取率最高、抗氧化性最差，堿法提取的提取率最低、抗氧化性最好，不同提取方法所得多糖的單糖組成差異較大，水提法、酸法、酶法、超聲法所得多糖的葡萄糖質量分數較高（64.04%、51.33%、55.70%、56.84%)，堿法提取的多糖半乳糖質量分數最高（42.15%）。

2.2 果蔬多糖的純化

通過多糖粗提取方法破碎細胞壁、溶劑提取、沉淀得到的多糖為粗多糖，常含有大分子蛋白質和色素等雜質，因此，有必要對其作進一步純化，從而獲得高純度的果蔬多糖。為滿足果蔬多糖的生理活性研究及其開發利用，需要對果蔬多糖作純化處理。常用的果蔬多糖純化方法有Sevag 法、三氯乙酸（trichloroacetic acid，TCA）法、離子交換法、聚酰胺法等，脫除大分子蛋白、色素等雜質。

2.2.1 脫蛋白

在多糖中大部分蛋白的存在影響了多糖的純度，降低了其功能和作用，因此需要脫除多糖中含有的大分子蛋白。這種蛋白以游離狀態存在，還有一部分與糖基結合，也就是糖蛋白。目前常用的脫蛋白方法有Sevag 法、TCA 法、胰蛋白酶法等。

Sevag 法去除的是多糖中的游離蛋白，對于結合蛋白一般不易去除。藥理試驗表明，糖結合蛋白也具有一定活性。所以，除蛋白一般是除去游離蛋白。Sevage 法利用蛋白質在氯仿等有機溶劑中變性而不溶于水的特性，離心除去蛋白質，此法對多糖性質的影響較小，但提取效率較低。三氯乙酸法的原理是蛋白質中的疏水基團可以與三氯乙酸反應，使蛋白質變性而相互凝聚沉淀[22]，離心去除，此法操作簡單但酸性強，可能引起多糖的降解。酶解法是采用蛋白酶分解蛋白質達到去除蛋白質的效果，具有反應條件溫和、提取效率高的特點。

苗慧琴等[23]比較了Sevag 法、TCA 法、胰蛋白酶法等對山藥塊莖多糖脫蛋白的效果，結果表明胰蛋白-TCA聯用法脫蛋白的效果最好，使用0.4 mL 胰蛋白酶和質量分數6% TCA 在pH 7.5、溫度37 益條件下酶解45 min，蛋白質脫除率、多糖保留率分別為87.25%和92.48%，且試驗操作簡單、耗時短。羅瑩等[24]研究了Sevag 法、酶法+Sevag 法、木瓜蛋白酶法、胰蛋白酶法、復合蛋白酶法5 種方法對大棗多糖的脫蛋白效果，經比較得知復合酶法效果最佳，其最佳工藝條件為木瓜蛋白酶與胰蛋白酶比例為1:1、復合酶濃度為加入粗多糖質量的5.3%、反應溫度為55 益、反應時間為3.3 h，在此條件下蛋白質基本除盡，目標達成率高達99.97%。因此，對不同的果蔬多糖應根據其特性選擇不同的脫蛋白方法，在達到較大蛋白質脫除率的同時，還要保證多糖的保留率。

2.2.2 脫色素

色素是多糖提取中的主要雜質，脫色的常用方法有活性炭法、雙氧水法、樹脂法等?；钚蕴渴且揽糠兜氯A力對色素顆粒的吸附作用使其與目標物質分離而達到脫色的目的。雙氧水在水溶液中可電離出過氧根離子攻擊色素，利用氧化性使有色物質脫去原有色素。樹脂是一種吸附性質的脫色劑，具有穩定性高、吸附速度快等特點[25]。

李進偉等[26]分析了聚酞胺與粉末活性炭、顆粒活性炭、吸附樹脂3 種方法對金絲小棗多糖的脫色效果，認為聚酰胺脫色效果最好，當聚酰胺用量是粗多糖的4 倍，用1 倍柱體積的去離子水以1.5 mL/min 的流速洗脫聚酰胺柱，多糖的回收率高，為83.82%。同時可去除粗多糖中的蛋白質和雜質。張叢叢等[27]采用大孔樹脂HP-20 對黃秋葵多糖進行脫色，結果發現，在上樣質量濃度9.8 mg/mL，pH 6.0、溫度20 益、時間7 h 條件下，能獲得色澤良好的黃秋葵多糖，其脫色率為91.07%，平均多糖保留率為85.52%。因此，不同果蔬多糖脫色方法的選擇，應在保證多糖保留率的基礎上，達到較高的脫色率。

從目前的技術來看，果蔬多糖純化在達到較高蛋白質脫除率、脫色率時，多糖保留率難以得到保證，因此，在最大化多糖保留率的基礎上，探討適合不同果蔬多糖的純化技術是今后的研究重點。Sevag 法是公認的一種經典脫蛋白的方法，不僅脫蛋白條件溫和，而且可部分脫去色素，但需要重復多次才能達到較好的效果，因此可結合TCA 法、胰蛋白酶法等方法，這樣不僅能提高脫蛋白的效果，而且可避免TCA 和胰蛋白酶用量過多導致多糖含量下降、生物活性受到影響等問題。

3 果蔬多糖的應用

多糖類化合物由于其獨特的功能[28]，在抗腫瘤、治療艾滋病、抗衰老、治療糖尿病等臨床應用方面顯示出廣闊的前景，隨著多糖研究深度和廣度的發展，更多的果蔬多糖將會被深入研究。

相對于中藥植物，果蔬具有易栽培、成本低、產量高等優點，這為果蔬多糖的分離提純提供了大量價格低廉的原料，為眾多水果、蔬菜的銷售提供了新的出路，也為多糖分離工業化、產業化應用提供了較大的發展空間[29]。

3.1 食品行業

果蔬多糖可作為營養強化劑直接加入食品中制取一般或特殊人群的保健食品，如從柑桔皮中提取果膠后的殘渣生產出的纖維素粉，已廣泛應用于肉品[30]、糕點、餅干、面包等食品中[31]。在工業化生產中，可利用果蔬汁加工副產品，制成高濃度的多糖粗品，交將多糖粗品進一步加工成飲料[32]、咀嚼片[33]，使多糖從藥品向食品轉化，從“治療”向“保健”方向發展。

3.2 醫藥及其他行業

果蔬多糖可以作為藥物研究，如運用現代高科技手段從果蔬中大規模提取較高純度的具有藥理作用的多糖，制成各種膠囊[34]、口服液[35]和針劑等[36]。

根據多糖的性質還可從其他方面加以開發，如作為藥物的釋放劑、穩定劑、懸浮劑及工業上的涂膜劑、凝聚劑和潤滑劑等。

4 展望

目前多糖生產普遍采用傳統的單級間歇式罐式提取工藝，過程裝備落后，存在提取時間長、提取率低、生產效率低，提取溫度高、能耗大，人工操作勞動強度大，批次間產品質量均一性差等弊端。

鑒于以上原因，研究果蔬多糖的現代化提取工藝，實現果蔬多糖的高效率、連續化、低成本、高品質生產是果蔬深加工產業升級的關鍵，這不僅能為廣大農民和生產加工企業帶來巨大的經濟效益，也能為我國醫藥、保健行業提供廉價的功能因子原料。